LA TELEFONÍA TRADICIONAL

CAPÍTULO 1
LA TELEFONÍA TRADICIONAL
1
Sistemas analógicos
La Red Telefónica Básica (RTB1) fue creada para transmitir la voz humana. Tanto por
la naturaleza de la información a transmitir, como por la tecnología disponible en la época en
que fue creada, es de tipo analógico. Hasta hace poco se denominaba RTC (Red Telefónica
Conmutada), pero la aparición del sistema RDSI (digital pero basado también en la
conmutación de circuitos) ha hecho que se prefiera utilizar la terminología RTB para la
primitiva red telefónica (analógica), reservando las siglas RTC para las redes conmutadas de
cualquier tipo (analógicas y digitales); así pues, la RTC incluye la primitiva RTB y la
moderna RDSI (Red Digital de Servicios Integrados). RTB es en definitiva la línea que
tenemos en el hogar o la empresa, cuya utilización ha estado enfocada fundamentalmente
hacia las comunicaciones mediante voz, aunque cada vez ha ido tomando más auge el uso
para transmisión de datos como fax, Internet, etc.
Cada línea RTB tiene asignada una numeración específica (su número telefónico) y
está físicamente construida por dos hilos metálicos (conocidos como par de cobre), que se
extienden desde la central telefónica hasta la instalación del abonado (se conoce también
como bucle de abonado). Cada central atiende las líneas de abonado de un área geográfica
determinada. A su vez, las centrales telefónicas están unidas entre sí por sistemas más
complejos y basados en tecnología digital. Esta unión de centrales constituye el sistema
telefónico nacional que a su vez está enlazado con los restantes del mundo.
En los años 60 las centrales telefónicas, mayoritariamente analógicas, fueron
transformando su tecnología a digital. Ello solventó diversos problemas, como los
relacionados con la degradación de la señal de voz y la imposibilidad de manejar gran
1
La RTB es conocida en literatura inglesa como PSTN.
2
LA TELEFONÍA IP EN MINIORDENADORES
cantidad de llamadas. Del mismo modo, la intención fue también digitalizar el bucle local
pero por motivos meramente económicos el bucle local continuó siendo analógico.
Finalmente, la medida que se adoptó fue la de digitalizar la comunicación entre las centralitas
telefónicas, manteniendo el bucle local analógico, y obteniéndose así los beneficios de la
telefonía digital a un precio razonable. Esta medida dio lugar a lo que se conoce como RDI
“Red Digital Integrada”.
La situación actual para la RTB puede clasificarse como híbrida; lo normal es que la
transmisión sea todavía analógica en los bucles de abonado de ambos extremos y digital en su
tráfico entre centrales (esto requiere una doble conversión, analógico-digital y digitalanalógico). Para su digitalización, la señal analógica es muestreada a 8.000 veces por segundo
(8 Khz.). El valor de cada muestra puede ser un valor entre 0 y 255 (puede ser representado
por 1 byte -octeto-) lo que supone un flujo de datos de 8 KB/s o 64 Kb/s, lo cual se denomina
calidad de sonido telefónico.
Como hemos visto, se disponga por tanto de tecnología RDSI o analógica se requiere
de un enlace desde nuestro hogar hasta la central telefónica asignada a nuestra zona. Es por
ello que es de gran importancia conocer los dos tipos de conexiones telefónicas analógicas
existentes, conocidas como FXS y FXO, es decir, los nombres de los puertos o interfaces
usados por las líneas telefónicas y los dispositivos analógicos.
1.1
FXS
La interfaz Foreign eXchange Subscriber o FXS es el puerto por el cual el abonado
accede a la línea telefónica, ya sea de la compañía telefónica o de la central de la empresa. En
otras palabras, la interfaz FXS provee el servicio al usuario final (teléfonos, módems o faxes).
Los puertos FXS son, por lo tanto, los encargados de:
•
Proporcionar tono de marcado.
•
Suministrar tensión (y corriente) al dispositivo final.
Para entender mejor el concepto, piense en el caso de un hogar tradicional. La interfaz
FXS es el punto donde se conectan los teléfonos del hogar que quieren hacer uso de la línea.
La interfaz FXS sería entonces la roseta de telefonía del hogar.
Figura 1-1. Roseta teléfonica o PTR
1.2
FXO
La interfaz Foreign eXchange Office o FXO es el puerto por el cual se recibe a la línea
telefónica. Los puertos FXO cumplen la funcionalidad de enviar una indicación de colgado o
descolgado conocida como cierre de bucle.
CAPÍTULO 1: LA TELEFONÍA TRADICIONAL
3
Un ejemplo de interfaz FXO es la conexión telefónica que tienen los teléfonos
analógicos, fax, etc. Es por ello que a los teléfonos analógicos se les denomina “dispositivos
FXO”.
A modo de resumen se quiere destacar que dos puertos se pueden conectar entre sí
con la condición de ser de distinto tipo, es decir, FXO y FXS son siempre pareja (similar a un
enchufe macho/hembra).
En la figura 1-3 se muestra el escenario de un hogar tradicional. Como podemos
apreciar siempre se conectan entre sí interfaces de distintos tipos, es decir, FXS con FXO o
viceversa. El teléfono posee una interfaz FXO como se muestra en la imagen, el cual es
conectado a la roseta de la compañía telefónica (FXS).
Figura 1-2. Dispositivo FXO
Figura 1-3. FXS /FXO sin centralita
2
2.1
Sistemas digitales
RDSI
Los trabajos de desarrollo de la Red Digital de Servicios Integrados (RDSI o ISDN,
siglas en inglés de Integrated Services Digital Network) comenzaron en la década de los 80,
pero ésta no sería comercializada hasta principios de los años 90. Se esperaba que la RDSI
pudiera revolucionar la industria de las comunicaciones telefónicas como hoy día se espera
que lo pueda hacer la VoIP. Sin embargo, y aunque las compañías telefónicas pusieron mucho
empeño en extenderlo al mayor número de lugares posibles, muchos consideran la RDSI un
fracaso debido a que todo lo que prometía no se pudo llevar a cabo. Lo cierto es que la RDSI
nunca terminó de despegar ya que cuando lo estaba haciendo surgió otra tecnología que tuvo
una implantación mucho más barata y rápida, la Asymmetric Digital Subscriber Line (ADSL).
4
LA TELEFONÍA IP EN MINIORDENADORES
La RDSI permite que en una línea coexistan múltiples canales, pudiendo contener
cada uno de ellos datos (canales B) o señalización (canales D). Pero además, la RDSI no se
limita sólo a la transmisión de voz. Cada canal tiene un ancho de banda de 64 Kbps, de forma
que pueden emplearse canales B y D para la transmisión de datos (éstos últimos siempre que
no haya datos de señalización). Precisamente esta característica dota a la RDSI de una mayor
flexibilidad que la que poseen las líneas de la RTB, ya que los canales pueden ser
reconfigurados sobre la marcha para que transmitan voz o datos.
Tal y como se muestra en la figura 1-4, la línea RDSI básica, también conocida como
BRI (Basic Rate Interface), tiene tres canales (dos canales B y un canal D), de forma que
pueden realizarse dos llamadas telefónicas de forma simultánea en una única BRI. Los
usuarios finales de este tipo de línea fueron, en principio, empresas relativamente pequeñas.
Desafortunadamente, cuando esta versión de la RDSI fue lanzada al público, otros tipos de
medios y servicios ya habían evolucionado de forma que ofrecían más ancho de banda sin la
complejidad y el coste asociados a ésta. Todavía existen algunos usuarios de líneas BRI
(emplean ésta principalmente para videoconferencia debido a su ancho de banda fijo), pero en
la mayoría de los casos se encuentran en proceso de cambio hacia la ADSL, cable o algún tipo
de tecnología inalámbrica.
Figura 1-4. Arquitectura de un cable RDSI BRI
A diferencia de la versión BRI de RDSI, la PRI (Primary Rate Interface) posee dos
versiones, una de 31 (30 canales B y 1 canal D) y otra de 24 canales (23 canales B y 1 canal
D), por lo tanto, con ésta pueden realizarse 30 ó 23 llamadas elefónicas al mismo tiempo2,
respectivamente. Su implantación ha sido mayor que la de la BRI y normalmente constituye
la elección para instalaciones de un tamaño considerable. Además, sus costes son
proporcionalmente menores que los asociados a la BRI.
2.2
E1/T1
Un T1 es un acceso digital que dispone de 24 canales, pudiéndose realizar en cada uno
de ellos (menos uno) una llamada.
Mientras que el T1 es muy común en Estados Unidos y Japón, en Europa se emplea
con mayor frecuencia el E1. A diferencia del T1, esta línea dispone de 32 canales en vez de
24.
Tanto los T1s como los E1s tienen que señalizar las llamadas de alguna manera. Esto
se consigue mediante lo que se conoce como Señalización por Robo de Bit (Robbed Bit
Signaling), es decir, que cada cierto tiempo se usa un bit de cada canal para así señalizar y
2
Los dos tipos de enlaces primarios se denominan E1 y T1. El primero de ellos es utilizado en Europa y Australia, mientras que
el segundo se usa en Estados Unidos, Canadá y Japón, fundamentalmente.
CAPÍTULO 1: LA TELEFONÍA TRADICIONAL
5
enviar información a través de la línea (T1s), o mediante multiplexación del bit en un canal
común, algo que se emplea sobre todo en Europa (E1s).
Usar T1s y E1s para proporcionar datos y voz a la vez es muy común. En esta ocasión,
algunos de los canales de las líneas son asignados para ser usados para datos y otros son
asignados para ser usados para voz. Incluso se puede dar el caso de que existan canales sin
usar. Los proveedores de servicios pueden proporcionar en este caso precios más bajos de lo
normal, ya que, por ejemplo, unos cuantos canales podrían ser para voz, otros para conectarse
a Internet y un último grupo podría ser para conectarse de forma privada a otra oficina de la
organización.
Por todo lo comentado, si necesita tener, por ejemplo, de 8 a 16 líneas así como
conexión de datos, tanto un T1 como un E1 (dependiendo de la zona donde estemos) podrían
constituir una buena elección.
2.3
OTROS
Además de las líneas mencionadas anteriormente, existen otros tipos de líneas
digitales que son empleadas normalmente para realizar la comunicación de una red a otra red.
Principalmente se trabaja con las siguientes:
•
Las líneas T3s, que son proporcionadas a través de cable coaxial o enlace de
microondas y que son capaces de transportar 28 T1s, o lo que es lo mismo, 672
canales. Esto hace que una T3 tenga un ancho de banda de 44,736 Mbps.
•
Las líneas E3s, proporcionadas únicamente a través de cable coaxial. Son capaces de
transportar 16 E1s, lo que hace un total de 512 canales. El ancho de banda de este tipo
de líneas es de 34,368 Mbps.
•
Las líneas T4s, proporcionadas tanto a través de cable coaxial como a través de enlace
de microondas. Son capaces de transportar 168 T1s, es decir, 4.032 canales, por lo que
su ancho de banda es de 274,176 Mbps.
•
Por último, la Synchronous Optical Network (SONET) y la Synchronous Digital
Hierarchy (SDH), proporcionadas a través de fibra óptica. La primera se emplea en
Estados Unidos y Canadá, mientras que la segunda lo es en el resto del mundo. Los
anchos de banda de transmisión de datos empleados en estas líneas varían desde los
51,840 Mbps hasta los 39,813 Gbps (aunque teóricamente se podrían alcanzar los
159,252 Gbps).
La relación anterior no es definitiva, ni mucho menos, ya que cada día salen al
mercado nuevos estándares de mucha más capacidad, como por ejemplo el novedoso FTTH.
Para la señalización entre redes, además de emplear las técnicas mencionadas
anteriormente en T1 y E1, se suele emplear también un método llamado Signaling System 7
(SS7), conocido como C7 en los países europeos. Éste es un protocolo que aporta ciertas
ventajas sobre los otros ya que está basado en conmutación de paquetes y la señalización no
se realiza de forma intercalada en la línea de transmisión, sino que se realiza a través de
paquetes que contienen toda la información necesaria al comienzo de la conexión. Esto
provoca que toda la información sea enviada de manera más rápida.
6
LA TELEFONÍA IP EN MINIORDENADORES
Figura 1-5. Cable de fibra óptica
3
3.1
Redes móviles
GSM (2G)
GSM (Global System for Mobile communications, proveniente en un principio de
Groupe Spécial Mobile) es el estándar más popular y extendido para teléfonos móviles en
todo el mundo. Se comenzó a trabajar en él en la década de los 80, pero no sería hasta 1991
cuando la primera red GSM fue lanzada, concretamente en Finlandia. Su promotor, la
Asociación GSM, estima que el 82% del mercado global de teléfonos móviles lo emplea.
Precisamente su ubicuidad hace que el roaming3 internacional sea muy común entre los
operadores de móviles, permitiendo a los usuarios suscritos a sus servicios emplear sus
teléfonos en muchas partes del mundo. Los operadores móviles también se han visto
favorecidos por esta implantación tan grande ya que les ha permitido elegir su equipamiento
entre multitud de fabricantes de todo el mundo que emplean GSM en sus dispositivos.
Figura 1-6. Logotipo GSM
GSM difiere de sus predecesores en que ambos canales, tanto el de señalización como
el de voz, son en esta ocasión digitales. Por ello se considera a GSM como un sistema de
telefonía móvil de segunda generación (2G). Además, con GSM comenzó a ser mucho más
fácil integrar, en los teléfonos móviles, la posibilidad de establecer comunicaciones de datos.
3
otra.
Roaming o itinerancia es un concepto relacionado con la capacidad de un dispositivo para moverse de una zona de cobertura a
CAPÍTULO 1: LA TELEFONÍA TRADICIONAL
7
GSM en una red celular para dispositivos móviles, lo que significa que los terminales
se conectarán a ella buscando estaciones base (también conocidas como células o BTS, siglas
en inglés de Base Telphony Station) en sus inmediaciones. GSM funciona principalmente en
cuatro rangos de frecuencias: las bandas de frecuencia de 900 MHz y 1800 MHz son las más
comunes, mientras que en algunos países americanos (como Estados Unidos o Canadá) se
emplean las bandas de 850 MHz y 1900 MHz debido a que las anteriores se encontraban ya
en uso para otras aplicaciones. También existen casos, aunque son poco frecuentes, en los que
se emplean las bandas de frecuencia de 400 MHz y 450 MHz. Este hecho se produce por
ejemplo en los países escandinavos, donde los dispositivos móviles de primera generación
comenzaron empleando esos rangos de frecuencias y decidieron mantenerlos para su uso con
GSM.
La red existente detrás de GSM (y que el usuario corriente no percibe) es bastante
grande y compleja. De otra manera sería imposible proporcionar todos los servicios que el
usuario final recibe de ésta.
GSM emplea varios codecs4 de audio para comprimir el sonido transmitido a través de
los terminales móviles. Al principio, fueron empleados dos codecs, Half Rate y Full Rate, que
se llamaban así debido a la relación que éstos guardaban con la forma en la que usaban el
canal de transferencia (de forma parcial o de forma completa, respectivamente) en el que eran
empleados. Ambos codecs eran bastante eficientes en cuanto a compresión, además de
implementar la identificación de partes importantes de audio permitiendo la priorización y
protección de dichas partes. A partir de 1997 comenzó a emplearse el codec Enhanced Full
Rate (EFR), que mejoró el estándar y usaba el canal de transferencia completamente.
Figura 1-7. Esquema de una red tradicional GSM
El estándar GSM fue pionero al incluir una alternativa barata a las llamadas de voz a
través de la red de telefonía, el mensaje de texto (Short Messaging Service o SMS), soportado
hoy día por prácticamente la totalidad de estándares para móvil. También incluía el número de
4
Codec es una abreviatura de codificación-decodificación. Su uso se refiere a la capacidad de codificar y decodificar una señal de
audio en un sistema concreto.
8
LA TELEFONÍA IP EN MINIORDENADORES
teléfono para emergencias (concretamente en Europa es el 112), que hacía muy fácil a los
viajeros el poder contactar con los servicios de emergencias sin tener que conocer el número
local de éstos.
Las nuevas versiones del estándar han sido retro-compatibles con los teléfonos GSM
originales. En la especificación de 1997 el estándar añadió capacidad para transportar
paquetes de datos a través del servicio General Packet Radio Service (GPRS), incluyendo
entre otras cosas mensajes multimedia (Multimedia Messaging Service o MMS) o
aplicaciones de Internet a través del Wireless Application Protocol (WAP). GPRS es
comúnmente conocido como 2,5G, debido a que es una especificación que se encuentra entre
la segunda y la tercera generación de telefonía móvil. En la especificación de 1999 se
introdujo una mejora en la velocidad de transmisión de datos a través del uso del servicio
Enhanced Data rates for GSM Evolution (EDGE).
3.2
UMTS (3G)
UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) es una tecnología de tercera
generación (3G) para telefonía móvil. Está estandarizado por 3GPP (3rd Generation
Partnership Program), una colaboración entre grupos de telecomunicaciones de varios lugares
del mundo para desarrollar una especificación de un sistema de telefonía aplicable
globalmente y que cumpla las exigencias de ITU IMT-2000. Ese sistema está basado en una
evolución de las especificaciones de GSM. 3GPP fue creado a finales de 1998, pero no sería
hasta principios de 2000 cuando surgiría la especificación de la primera red UMTS.
Las bandas de frecuencia en las que opera UMTS varían dependiendo del país, aunque
en el estándar original se definía el rango de frecuencias 1885–2025 MHz para la
comunicación de móvil a estación base (uplink o enlace de subida) y el rango de frecuencias
2110–2200 MHz para la comunicación de estación base a móvil (downlink o enlace de
bajada). El amplio espectro de frecuencias que emplea UMTS ha sido ampliamente criticado
ya que retrasó el despliegue en algunos países en los que es lenta la asignación de frecuencias
(como en Estados Unidos).
Para los operadores de GSM existentes, la migración de esta tecnología a UMTS
constituye un camino simple pero costoso. Esto se debe a que una gran parte de la
infraestructura de UMTS se comparte con GSM, pero el coste de obtener las nuevas licencias
para el espectro de frecuencias así como implementar UMTS en las torres existentes es alto.
Por otra parte, los mayores fabricantes de móviles 2G son hoy día también fabricantes de
modelos 3G.
Además de la familia GSM de codecs de voz, con el desarrollo de UMTS, EFR dio
paso a un codec de ratio variable llamado AMR-Narrowband. Éste tiene una calidad alta y es
robusto contra interferencias cuando es usado empleando el canal de transferencia
completamente, mientras que es menos robusto pero mantiene una calidad relativamente alta
cuando es usado en buenas condiciones empleando el canal de transferencia de forma parcial.
UMTS proporciona una gran mejora en la transferencia de datos con respecto a sus
predecesores, pudiendo alcanzar (eso sí, de forma teórica) hasta 14 Mbps. En la práctica se
han llegado a alcanzar tasas de transferencia de bajada de 7,2 Mbps, una velocidad muy
superior a los 9,6 Kbps que ofrecían los primeros canales de datos empleados en GSM. Esta
velocidad de transferencia ha abierto la posibilidad de ejecutar aplicaciones y realizar
acciones con nuestros terminales móviles que nos parecían impensables hace tan sólo unos
CAPÍTULO 1: LA TELEFONÍA TRADICIONAL
9
años. A largo plazo, el proyecto 3GPP Long Term Evolution planea que UMTS pueda
alcanzar en una tecnología para móviles de cuarta generación (4G) velocidades de bajada de
hasta 100 Mbps y de subida de hasta 50 Mbps.
Las primeras redes comerciales UMTS fueron lanzadas en 2002 y para promocionarlas
se hizo especial énfasis en las posibilidades que éstas brindaban relacionadas con aplicaciones
como la televisión por móvil o la videoconferencia. Poco a poco, las experiencias en Japón y
otros lugares de temprana implantación mostraron que las videoconferencias no eran muy
empleadas y que aplicaciones como la televisión por móvil no alcanzaban la demanda
esperada, empleándose la alta velocidad de transferencia de datos de UMTS mayoritariamente
para acceder a Internet. De esta forma, hoy día es común el uso de las redes UMTS para
acceder a Internet, ya sea directamente desde un terminal móvil o bien desde un ordenador a
través de Wi-Fi, Bluetooth, infrarrojos o USB.
4
4.1
Centralitas tradicionales PBX
INTRODUCCIÓN
Una centralita privada o PBX5 es un dispositivo de telefonía que actúa como
conmutador de llamadas en una red telefónica o de conmutación de circuitos.
La centralita es un dispositivo de telefonía que se suele utilizar en la mayoría de las
medianas y grandes empresas, no así en los hogares, donde los terminales existentes son
pocos y las exigencias no son importantes. Permite a los usuarios o abonados compartir un
determinado número de líneas externas (analógicas o digitales) para hacer llamadas
telefónicas entrantes o salientes, así como establecer comunicaciones internas entre todos los
dispositivos que dependen de la PBX. Entre las muchas ventajas que ofrece, una PBX es una
solución mucho menos cara que proporcionar a cada usuario de la empresa una línea
telefónica externa. Así mismo, a una PBX se le pueden conectar teléfonos, máquinas de fax,
módems y otros dispositivos de comunicación.
La PBX normalmente se instala en la propia empresa y conecta las llamadas entre los
teléfonos situados e instalados en la misma. Habitualmente, hay un número limitado de líneas
externas, también llamadas líneas troncales, para realizar y recibir llamadas externas a la
empresa desde un origen externo que suele ser la RTC (PSTN).
Las llamadas realizadas a números de teléfono externos, mediante una PBX, se suelen
realizar anteponiendo un dígito (habitualmente el 0) al número externo en algunos sistemas,
de forma que la PBX selecciona automáticamente una línea troncal saliente. Al contrario, las
llamadas realizadas entre usuarios dentro de la empresa normalmente no necesitan el marcado
de ningún número especial o el uso de una línea externa troncal. Esto se debe a que la PBX
enruta o conmuta las llamadas internas entre teléfonos que están conectados físicamente a
dicha PBX.
En la figura 1-8 se puede apreciar un esquema de ejemplo de conexión de varias PBX
pertenecientes a la Universidad de Almería.
5
Private Branch Exchange en inglés.
10
LA TELEFONÍA IP EN MINIORDENADORES
Figura 1-8. Esquemas de interconexión de centralitas
4.2
SISTEMAS COMERCIALES
Actualmente existe una gran diversidad de modelos de centralitas: centralitas con
mayor o menor número de extensiones para pequeñas o grandes empresas, de más o menos
prestaciones, con mayor o menor funcionalidad, totalmente analógicas, híbridas o
completamente IP.
Figura 1-9. Centralitas tradicionales
En general, la mayoría de centralitas comerciales ofrece una serie de funciones muy
importantes como la recepción de llamadas sin necesidad de comunicarse con la operadora, es
decir, los llamantes pueden seleccionar el destino con el que desean hablar tecleando el
número que tiene asignado. Un ejemplo sería “Pulse uno para departamento de ventas, dos
para departamentos de markenting...”. También se integran funciones de buzón de voz en caso
de que el destinatario no se encuentre disponible para responder a la llamada, mensajes en
espera personalizados para cada una de las extensiones, desvío de llamadas, etc. Otras
funcionalidades muy útiles en entornos empresariales son: conferencias, grupos de
extensiones, restricción de llamadas, etc. Los grupos de extensiones permiten definir un
conjunto de extensiones para cumplir entre todas una función específica, por ejemplo dar un
servicio de atención al cliente. La restricción de llamadas es también fundamental en el
entorno empresarial, la cual permite programar qué destinos para llamadas salientes están
prohibidas o qué destinos están permitidos.
Las centralitas híbridas combinan las prestaciones de una central telefónica con la
tecnología IP. A nivel empresarial esta integración con la tecnología IP ofrece grandes
ventajas: los recursos humanos de la empresa pueden estar dispersos geográficamente
manteniendo los recursos telefónicos centralizados, además de que aquellas empresas que
desean utilizar su cableado de red para conectar teléfonos en lugares donde no siempre hay
CAPÍTULO 1: LA TELEFONÍA TRADICIONAL
11
conectado un terminal telefónico, o bien trasladarse de un punto a otro de la red junto con su
terminal telefónico (con todas sus prestaciones asociadas), sin tener que volver a configurar el
terminal, resulta muy práctico.
En la figura 1-10 puede ver una centralita modelo “Panasonic TDA15”. Otros
fabricantes que se dedican a la comercialización son Alcatel, Ericsson, Avaya, Siemens, etc.
Las prestaciones entre uno y otro fabricante son muy similares.
Figura 1-10. Centralita híbrida (Panasonic TDA15)